1

Yeraltı Madenlerinde Bulunan Zararlı Gazlar

ve

Metan Drenajı

Mert DURŞENa ; Burak YASUNb

a : İSG Uzm. Yrd. Maden Mühendisi

b : İSG Uzm. Maden Yüksek Mühendisi

İSGÜM,

ANKARA,2012

2

İçerik

A.Giriş......................................................................................................3

B.Boğucu gazlar......................................................................................4

B.1. Karbondioksit(���)...............................................5

B.2. Azot(��)..................................................................6

C.Zehirli Gazlar......................................................................................6

C.1. Karbonmonoksit(CO)...........................................6

C.2. Hidrojen sülfür(���).............................................8

C.3.Kükürt dioksit........................................................8

C.4.Azot Oksitler...........................................................9

D.Patlayıcı Gazlar...................................................................................10

D.1.Metan.......................................................................10

D.2. Metan Drenajı........................................................13

D.3. Metan Drenajının Maliyet-Ekonomik Değerlendirmesi.............................................16

D.4. Metan Drenajının Avantajları.............................18

E.Sonuç....................................................................................................19

F.Kaynaklar............................................................................................20

3

A.Giriş

Maden havası, yer altındaki çalışma alanlarını dolduran, su buharı ve gazların

karışımından oluşan neredeyse her zaman tozlu olan bir havadır.Yeraltındaki havanın

olumsuz yönde değişimi, genelde oksijen miktarının azalması ve karbondioksit ve diğer

gazların artması olarak görülür. Bu değişim, maden havasını kirleterek ortamda yanıcı,

boğucu ve zehirli gazların birikmesine yol açar. Yanıcı gazlara, metan (�),

karbonmonoksit (CO) ve hidrojen ( )örnek verilebilirken ; boğucu gazlara karbondioksit

(�� ), nitrojen (� ) ve metan (�) örnek verilebilir. Zehirli gazlar ise karbonmonoksit

(CO), azotun(N) tüm oksitleri, hidrojensülfür ( �), kükürtdioksit(�� ) vb. gazlardan

oluşmaktadır.

Maden havasının kirlenmesinin derecesi;

• Cevherin veya kömürün içerdiği gaz miktarına,

• Cevherin veya kömürün oksijen ile birleşme eğilimine,

• Çalışma alanının boyutlarına,

• Uygulanan maden yöntemine,

• Çalışma alanına gelen havanın miktarına,

• Makineleşme derecesine ve kullanılan makinelerin türüne

bağlıdır.

Madenden dışarı çıkan gaz yorgun, kullanılmış hava olarak adlandılır. Maden havasında

bulunan herhangi zehirli veya patlamaya hazır gaz “aktif gaz” olarak adlandırılır.

Havanın tehlikeli gazlarla karışması( metan, karbonmonoksit, hidrojen sülfür vb.) grizu, kör

nefes gibi gazların oluşmasına neden olur. Bunlar çalışan sağlığı ve işletmeler için son derece

tehlikeli gazlardır.

� + Hava� Çabuk tutuşabilen metan bataklık gazı olarak da bilinir. Patlayıcı ve boğucu

son derece tehlikeli grizu gazı oluşur.

CO + Hava � Hafif ve son derece zehirli bir gaz olan karbonmonoksitin patlayıcı özelliği

de vardır.Daha çok kömür madenlerinde görülür.

4

� + Hava � Kükürtlü hidrojen veya hidrojen sülfür son derece zehirli bir gazdır.

Çürümüş yumurtaya benzeyen sert bir kokusu vardır. Tehlikeli miktarlarda nadiren görülen

hidrojen sülfürün patlayıcı özelliği de vardır.

CO + � +�� + + � � Zehirli , boğucu ve patlayıcı ortam oluşturur. Grizu

patlamasından sonra ortaya çıkan zehirli gazlar olarak bilinir.

�� + � � kör nefes veya kör soluk olarak bilinir. Boğucu bir gazdır ve madende %100

emisyonu mümkündür.

B.Boğucu gazlar

Boğulma direkt olarak havanın içindeki oksijen miktarı ile alakalıdır. Oksijen havanın ana

bileşenlerinden bir tanesidir.

Hayatın sürdürülebilirliği için gerekli olan oksijen normal sıcaklıkta kokusuz, renksiz ve

tatsızdır. Olağan yanma içinde oksijene ihtiyaç vardır.Oksijen eksikliği veya oksijen

miktarındaki azalma nefes almada zorluklar yaratır. Oksijen eksikliği madenlerde, kömürün

veya madenin oksitlenmesinden , kerestenin çürümesinden , diğer gazların ortama

eklenmesinden, yangınlardan, patlamalardan ve patlatmalardan ve nefes almadan

kaynaklanır.

Tablo 1: Oksijen miktarının insan sağlığına etkisi1

Bu tablodan anlışalacağı gibi oksijen miktarı yer altı madenlerinde yollarda ve çalışma

alanlarında %19’dan az olmamalıdır. Oksijeni ölçmek için emniyet lambası kullanılır.

Lambanın aydınlık şiddeti havadaki oksijen miktarı ile orantılıdır. %17-%18 � altında

��(%) Etki 21 Normal nefes alma 19 Neredeyse normal nefes alma( Lamba

parlaklığının %30 u azalır) 17 Nefes almada hızlanma ve zorlanma 15 Baş dönmesi, sersemleme, bulanık görme 9 Baygınlık veya bilinç kaybı 6 Nefes almada yavaşlama ve durma,ardından

kalpte durma 0 Çırpınma, kasılma ve kısa sürede ölüm

5

lamba söner. � miktarındaki her % 0.1 azalma, ışık şiddettinin %3.5 azalmasına neden

olur.

Şekil 1: Emniyet lambası ile Oksijen ölçümü

B.1.Karbondioksit(���)

Karbondioksit, renksiz ve kokusuz bir gazdır fakat asidimsi bir tadı vardır. Havadan

ağırdır(1.52g/���). Yanıcı bir gaz değildir. Yanma reaksiyonuna katkıda bulunmaz. Nefes

alışverişinden ve karbon içeren herhangi bir maddenin(ahşap,kömür,petrol vb.)

yanmasından oluşur. Ahşabın çürümesi, patlamalar ve yangınlar karbondioksitin ana

kaynaklarıdır.

Tablo 2 : Karbondioksit miktarının insan sağlığına etkisi1

Karbondioksitin Tespiti

Karbondioksit emniyet lambasındaki parlaklığa göre tespit edilebilir. Donuk ve duman

rengi ışık, ortamda en az %2 karbondioksit olduğunu gösterir. %1’i geçen yerlerde de

insanlar çalıştırılmamalıdır.

Karbondioksit (%)

Atmosfer havası(%)

İnsanlar Üzerindeki Etkisi

1 99 Hissedilir bir etkisi yoktur 3 97 Nefes almak hafiften daha zorlaşır 5-6 95-94 Sık ve zorlu soluk alma ve başağrısı 10 90 Şiddetli acı 15 85 Narkotik etki yüzünden kısmi bilinç kaybı 18 82 Boğulma ve ölüm 25 75 Kısa sürede ölüm

6

Karbondioksit tespitinde; güvenilir testlerden biri de havayı kireçli su içinden geçirmektir.

Sıvı yoğunlaşarak süt - tebeşir tozu rengini alır. Diğer bir tespit yöntemi de kimyasal

analizlerdir.

Ülkemizde ve diğer ülkelerde oksijen ve karbondioksit için uygulanan standartlar

asağıdaki tablodaki gibidir.

Tablo 3: Uygulanan Karbondioksit ve oksijen standartları1

B.2.Azot(��)

Azot atmosferin yaklaşık %80’nini oluşturan gazdır. Renksiz, kokusuz, tatsızdır ve suda

çözünmez. Patlayıcı ve zehirli bir gaz değildir. Yanma reaksiyonuna ve nefes alışverişine

herhangi bir katkısı ya da zararı yoktur.

Havadaki azotun önemi onun oksijeni seyreltmesidir. Eğer atmosferde saf oksijen varsa ,

yangınlar kontrol edilemez olur. Bu yüzden azot ekleyerek oksijeni seyreltmek ve oksijen

miktarını azaltmak boğulmaya neden olabilir.

Ana kaynakları; organik maddelerin çürümesi , kaya veya kömür çatlaklarından yayılma

ve patlatmalardır. Patlatmalarda 1 kg nitro-gliserin, 135 litre azot( � ) açığa çıkarır.

C.Zehirli Gazlar

C.1.Karbonmonoksit(CO)

Son derece zehirli bir gaz olan karbonmonoksit insan sağlığı açısından çok tehlikelidir.

Havadan biraz daha hafiftir, özgül ağırlığı 0.96(g/���)’dir. Renksiz, kokusuz ve tatsız bir

Kabul edilebilir en

düşük ��(%)

En fazla izin verilebilenn

���(%)

Türkiye 19.0 0.5

Amerika 19.5 0.5

Rusya 20 0.5

7

gazdır. Yanıcı bir gaz olan karbonmonoksit mavi alev çıkararak yanar fakat yanma

reaksiyonunu başlatmaz ve sürdürmez.Bunun nedeni hiçbir zaman yangını başlatacak veya

patlamaya sebep olacak kadar yeterli konsantrasyonda olmamasıdır.

Kanda bulunan hemoglobin havadaki oksijeni akciğerlere oradan da vücuttaki diğer

dokulara taşır. Eğer havada karbonmonoksit mevcutsa hemoglobin oksijen yerine

karbonmonoksit ile birleşir çünkü karbonmonoksitin hemoglobine bağlanma yeteneği

oksijenden 200-300 kat fazladır.Böylece oksi-hemoglobin yerine karboksi-hemoglobin

oluşur ve bu yüzden dokulara kan taşıyan oksijen sayısı azalır. Ciğerler çok çabuk

etkilendiği için nefes alma daha hızlı ve derin olur, nabız yükselir ve sonuç olarak

karbonmonoksit normalden daha çabuk vücuda girer.Karbonmonoksit ile zehirlenmiş bir

kişinin rengi pembeleşir. Karbonmonoksitin 8 saatlik çalışma süresi içinde geçmemesi

gereken (esd) % 0.005(50 ppm) dir.

Tablo 4 :Karbonmonoksit miktarının insan üzerindeki süreye bağlı etkisi1

Konsantrasyon(%) İzin verilebilir maruziyet süresi 0.01 Birkaç saat maruz kalınabilinir 0.04-0.06 Farkedilmeden 1 saat normal nefes alınabilir 0.06-0.07 1 saatten sonra farkedilebilir etki gösterir 0.07-0.12 1 saatten sonra rahatsız eden fakat tehlikeli

olmayan etki gösterir 0.12-0.20 1 saat maruziyet tehlikelidir 0.20-0.40 1 saatten az maruziyet tehlikelidir ≥0.40 1 saatten az sürede ölüme yol açar

Tablo 5: Kan CO düzeyine göre klinik bulgular 2

Kan CO düzeyi(%)* Klinik Bulgular %10-20 Bulantı, yorgunluk, taşipne, duygusal

dengesizlik,konfüzyon,sakarlık %21-30 Başağrısı,efor dispnesi, angina, görme duyusunda değişiklikler,

çevreye uyumda hafif yetersizlik, tehlikeye karşı tepki vermede zayıflık, hafif güç kaybı, duyularda zayıflama

%31-40 Baş dönmesi,sersemlik, bulantı, kusma, görme bozuklukları, karar almada yetersizlik

%41-50 Bayılma, bilinç değişiklikleri, unutkanlık, taşikardi, taşipne %51-60 Nöbetler , koma, belirgin asidoz, ölümle sonuçlanabilir %60 üzeri ölüm

8

Karbonmonoksit zehirlenmesinde,kişiye oksijen verilmeli ve mümkün olan en kısa sürede

ciğerlere oksijen gitmesi sağlanmalıdır. Eğer oksijen vermek mümkün değilse kişinin

temiz hava alması sağlanmalıdır. Eğer kişinin bilinci kapalıysa temiz hava veya oksijen

verilene kadar suni tenefüs yapılmalıdır. Kişi sıcak tutulmalı ve uyarıcı verilmelidir ve kişi

gözetim altında tutulmalıdır

Karbonmonoksit tespit teknikleri; laboratuarda kimyasal analizler, renk ölçüm detektörü,

termal ve dijital detektörlerdir.Ayrıca karbonmonoksitin tespitinde diğer pratik yol;

ketenkuşu, kanarya ya da fare gibi sıcak kanlı hayvanları kullanmaktır. Bu hayvanlar

insanlardan daha çabuk etkilendikleri için tehlikeli atmosferden uzaklaşmak için erken

uyarı verebilirler.

C.2.Hidrojen sülfür (���)

Son derece zehirli olan hidrojen sülfür; renksiz bir gazdır. Koku duyusuna zarar

verir.Çürümüş yumurtaya benzer bir kokusu vardır. Özgül ağırlığı 1.19(g/���)’ dur ve

%4-%44.5 konsantrasyon arasında patlayıcı bir gazdır.

Hidrojen sülfür gazı, kara barutun yanması sonucu, sülfürlü cevherlerin patlatılması

sonucu ve su basmış yerlerin suyunu alma işlemi sırasında açığa çıkar.

Tablo 6:Hidrojen sülfür miktarının insan sağlığına etkisi1

C.3. Kükürt dioksit(���)

Kükürt dioksitin sert kükürtsü bir kokusu vardır. Çok zehirlidir fakat yanıcı bir gaz

değildir. Özgül ağırlığı 2.26(g/���)’dır. Yanmış demir piriti ve kükürtlü cevherlerin

patlatılması ana kaynaklarıdır. Gözü,burnu ve boğazı tahriş eder. Teneffüs edilen havadaki

yoğun miktarda kükürt dioksit akciğerlere zarar verir.

Konsantrasyon(ppm) Etki 50-150 Belirgin göz tahrişi, boğazda tahriş 150-400 Belirgin göz tahrişi ve solunumda zorlanma 400-900 Bilinçsizlik ve baygılnık 900-2000 veya ≥2000 Şiddetli zehirlenme , 1 dakikadan kısa sürede ölüm

9

Tablo 7:Kükürt dioksit miktarının insan sağlığına etkisi1

Konsantrasyon(ppm) Etki 20 Öksürme;gözde,burunda ve boğazda tahriş 150 Belki 1 dakika dayanılabilir 400 Nefes almak imkansızdır

C.4.Azot Oksitler

Nitrik oksit(NO), azot dioksit(�� ), azot trioksit(���), azot tetraoksit(� �) ve nitröz

oksit(� �) azot oksitlerdir. Azot patlamalarında ve dizel motorların egzoz çıkışlarında

görülürler. 30 dakikadan fazla %0.1 nitröz dumanı içeren havaya maruz kalmak

tehlikelidir. 8 saatlikçalışma süresi içerisinde geçmemesi gereken konsantrasyonu 25

ppm’dir. Azot okstiler, patlatmalardan sonra barut tozu kokusu ile anlaşılabilir.

Tablo 8: Nitrik oksit miktarının insan sağlığına etkisi1

Konsantrasyon(ppm)* Etki 25 Uzun süre maruziyet için en fazla izin verilebilen

konsantrasyondur 25-60 Kısa sürede boğaz tahrişi 60-100 Öksürük 100-200 Kısa süreli maruziyet için bile tehlikelidir ≥200 Kısa sürede ölüm

*Bu konsatrasyon değerleri azot dioksit(�� ) için 5 ile bölünmelidir.

Azot dioksit, havanın içinde bulunan nem ile birleşerek nitrat asidine dönüşür ve bu asidin

de canlıların sağlığı üzerinde önemli etkileri bulunmaktadır. Azot oksit emisyonları

atmosferde nitrik asit (HNO3) oluştururlar ve bu gazlara, çok az miktarda teneffüs etmek

ölüme sebep olabilir.Azot dioksit(NO ) için eşik sınır değeri (esd) 5 ppm’dir.

Aşağıdaki tablo yeraltında bulunan zehirli gazlar ve bu gazların eşik değeri ve patlama

limitlerini göstermektedir.

10

Tablo 9: Başlıca zararlı gazlar 1

Gazlar Formül Eşik Sınır Değerleri(esd)(ppm)

Patlama Limitleri(%)

Karbon monoksit

CO 50 12.5-74

Karbon dioksit �� 5000 Yanıcı olmayan madde

Nitrik oksit NO 25 -

Azot dioksit �� 5 -

Metan � - 5.0-15.0

Hidrojen sülfür � 10 4.0-44.0

Kükürt dioksit �� 5 Yanıcı olmayan madde

Hidrojen - 4.0-75.0

D.Patlayıcı Gazlar

D.1.Metan

Ülkemizde en fazla maden iş kazasının görüldüğü iş kolu yeraltı kömür madenciliğidir.

Özellikle grizu nedeniyle oluşan kazalarda çok sayıda kayıp yaşanmaktadır.

11

Tablo 10: Türkiyede 1983 yılından sonra yaşanan grizu patlamaları ve bu patlamalarda ölen kişi sayısı3

Tarih İş kazasının olduğu maden Ölü Sayısı

1983 Zonguldak-Armutçuk

Zonguldak-Kozlu

103

10

1990 Amasya-Yeniçeltik

Bartın-Amasra

68

5

1992 Zonguldak – Kozlu 262

1995 Yozgat – Sorgun 40

1996 Çankırı – Yapraklı 5

2003 Karaman-Ermenek

Bolu- Mengen

10

7

2004 Çorum–Bayat

Zonguldak- Karadon

3

5

2005 Kütahya- Gediz 18

2006 Balıkesir- Dursunbey 17

2007 Zonguldak- Elvanpazarcık 1

2009 Bursa-Mustafakemalpaşa 19

2010 Bursa-Dursunbey

Zonguldak-Karadon

Kütahya-Tavşanlı

14

30

2

18 Yılda TOPLAM 619

Metan renksiz, kokusuz patlayıcı bir gazdır. Özgül ağırlığı 0.55 (g/���)’dir. Aslında

zehirli olmayan metan, eğer maden havasında oksijen oranını %12’ nin altına düşürecek

kadar mevcut ise boğucu özellik göstermektedir. Metan patlaması, maden havasında % 4 –

15 metan bulunduğu durumlarda gerçekleşebilir; en güçlü patlama ortam havasında %9,5

metan oluşumu ile meydana gelir. Metanın yanma ısısı, ısı kaynağına bağlı olarak 650-750

ºC arasında değişmekte, patlamadan sonra çevrede ısı 1800-2500 ºC’ye çıkmaktadır.

Patlamadan sonra ortamın basıncı 9 kat artış göstermektedir. Yanan 1 kg �, 13300 Kcal

ısı açığa çıkarmaktadır ki bu oran 1 kg barutta 580 Kcal’dir.4

12

Şekil 2: Havada bulunan metan ve oksijenin hacimsel olarak yüzdeleri ile patlama riski

oluşturmasının Coward üçgeni üzerinde gösterilmesi 5

Şekilde farklı � ve � oranlarına sahip grizunun oluşturacağı riskler Coward üçgeni

üzerinde açıklanmaktadır. Grizu patlamasının olabilmesi için metan gazı(�), oksijen

(� ) ve karışımın patlamasına neden olan ateşleme kaynağı olmak üzere üç etkenin bir

araya gelmesi gerekir.� miktarı havada %12-20 arasındaysa, metan miktarı %7-15

arasındaysa patlama gerçekleşebilir. � %12’den az ise metan miktarı %15’den fazla ise

patlama gerçekleşmez.

Metan, kapalı ocak maden işletmelerinde üç şekilde maden havasına karışabilir;

• Metan emisyonu

• Metan üflenmesi

• Ani metan çıkışı

Metan; kısa aynalarda, dar alanlarda, jeolojik olarak kalınlığı sabit olmayan alanlarda,

kömür madeninin kuru alanlarında ve toz çıkışı sırasında görülür. Ayrıca kömür

aynasından, makine tarafından kırılan kömürden ve konveyörde taşınan kömürden de

13

metan çıkışı gözlenebilir. Metan patlaması yeterli miktarda oksijenin (%12’ den yüksek),

patlayıcı gazın �(%5–15) bir araya gelmesi ve bir tutuşturucu kaynak ile teması

sonucunda gerçekleşir. Tutuşma kaynakları açık ateş, fazla ışınan yüzeyler, sürtünme veya

elektrik ile oluşan kıvılcımlar ve patlayıcılar olabilir. Patlama sırasında sıcaklık dar

alanlarda 2150-2650 ºC’ye, geniş yerlerde ise 1850 ºC ’ye ulaşabilir. Patlama sonrasında

basınçlı hava dalgası ve alev dalgası oluşur, alev dalgası ikincil ve üçüncül patlamalara

neden olabilir. Metan patladıktan sonra patlama noktasında yüksek bir basınç kuvveti ile

“ileri şok” olarak adlandırılan hava dalgası oluşturur. Patlama noktasındaki gazların

soğuması ve su buharının yoğunlaşması neticesinde düşen basınç etkisi ile “ters şok”

isimli ikincil bir etki oluşur. İleri şoktan daha düşük kuvvetli olmasına rağmen ters şok

daha fazla yıkıcı etkiye sahiptir.

Metan tespiti için kullanılan detektörler:

• Otomatik detektörler( alarmlar)

• Ring Rose alarmı

• Metan ölçerler

• Dijital metan ölçerler

• Alevli güvenlik lambasıdır.

Yeraltında açığa çıkan metanı, drenaj yapılmadığı durumlarda, tam olarak kontrol

edebilmek mümkün değildir. Bu nedenle, yeraltında kullanılan tüm ekipmanların grizuya

karşı güvenli olması gereklidir. Buna rağmen çalışma esnasında kıvılcım oluşumunu tam

olarak önlemek mümkün olmayabilir. Bu nedenle, grizu patlamalarının önlenmesinin en

etkin yolu çalışma öncesi ve sırasında drenaj yapılmasıdır.

D.2.Metan Drenajı

Metan drenajı, kömür ocaklarında damar ve tabakalardan ocak atmosferi içine nüfuz eden

grizunun işyerlerine ulaşmadan bertaraf edilmesinde uygulanan bir işlemdir.

Metan drenajı ilk olarak İngilterede uygulanmıştır ve daha sonra tüm dünyaya yayılarak

hem güvenlik hem de ekonomik yararlar sağlanması amacıyla uygulanır hale gelmiştir.

Metan drenajı, üretim faaliyeti başlamadan önce ve üretim sırasında olmak üzere 2 farklı

şekilde yapılabilmektedir. Üretim faaliyeti başlamadan önce yapılan metan drenajı

14

uygulamasıyla kömürün içermekte olduğu metanın % 50 - % 90 arasında bir oranda

emilimi sağlanmaktadır. Kömür metan içeriğinin yaklaşık 10��/ton‘dan fazla olduğu

yerlerde üretim öncesi mutlaka metan drenajı yapılması önerilmektedir.Üretim sırasında

gerçekleştirilen metan drenajı uygulamasında ise % 30 – % 60 arasında bir oranda metan

gazı emilimi sağlanabilmektedir.2

Üretim faaliyeti başlamadan metan drenajı ile metan gazı doğrudan kömür damarına

ulaşılan sondajlar yardımıyla yapılmaktadır. Bu sayede kömürün metan içeri azaltılarak

hazırlık ve üretim çalışmaları sırasında ocak havasında metanın risk yaratma potansiyeli

azaltılmış olur. Metan drenajı üretim faaliyeti başlamadan 2-7 yıl önce yapılmalıdır.

Şekil 3: Üretim öncesi metan drenajı6

Bir sahada üretim öncesi metan drenajı yapılmış olsa dahi üretim sırasında da metan

drenajı uygulamasına devam edilmelidir. Kullanılan drenaj delik sistematiği ve

mühendislik teknolojisi açısından üretim sırasında metan drenajı uygulaması temel olarak

3’e ayrılmaktadır:

• Yatay sondaj delikleri ile drenaj : Taban ve tavan deliklerinden metanın emilmesi ve

emilen metanın uygun teçhizatlar ile yeraltında depolanıp yer üstüne iletilmesi sağlanır.

Bu yönteme panodan üretim yapılmadan önce başlanmalı ve üretim sırasında devam

edilmelidir. Böylece iş sağlığı ve güvenliği yönünden metan hususunda gerekli önlemlerin

alınması sağlanır. 300 metrelik delikler kısa delik olarak kabul edilir ve metan emilimi

15

yaklaşık %20’ dir. 1200 metrelik uzun deliklerden ise metan emilimi yaklaşık %40

kadardır.

Şekil 4: Yatay sondaj delikleri ile drenaj6

Çapraz sondaj delikleri ile drenaj : Özellikle tavan ve tabandan da metan gelirinin olduğu

durumlarda maden açıkılıklarından açılı olarak, çapraz şekilde delinen sondaj

deliklerinden de metan drenajı yapılmaktadır.

Şekil 5:Tavan ve tabana açılan çapraz deliklerle drenaj6

• Göçükten metan drenajı: Yeraltı kömür madeninde göçüğe bırakılan kısımda da metan

oluşumu gözlenmektedir. Yeryüzünden göçüğe bırakılan alanın üstüne dikey sondajlar

açılarak veya bir degazifikasyon galerisinden göçüğe bırakılan alana dik veya açılı

sondajlar gerçekleştirilerek göçüğe terk edilmiş alandaki metanın emilimi sağlanır.

Yerüstünden sondajlar ile göçükten metan emilimi sırasında elde edilen gazın metan

içeriği %30 - %70 arasında olmaktadır.

16

Şekil 6:Göçükten metan drenajı yöntemi6

Drenaj sistemlerinin performansı ve elde edilen gaz içerisindeki metan oranı; sondajların

lokasyonuna, kömür damarının gaz içeriğine, üretim yöntemine, kömür damarısayısına,

kömür damarının kalınlığına ve gaz üretim süresine bağlı olarak değişmektedir.

Tablo11 :Drenaj yöntemlerinin karşılaştırılması7

Drenaj Yöntemi Yöntem tanımı Drenaj

Verimi

Gaz Kalitesi

Düşey kuyularla drenajYüzeyden damara doğru delinirler ve damar işletilmeden

gazı drene ederler

≤70 Oldukça saf metan

Göçük kuyuları Madencilik öncesinde, çalışılacak olan damardan 3-15m

daha yukarıdaki bir seviyeye kadar delinirler ve sadece

göçertme işlemi gerçekleştirildikten sonra faaliyete

geçirilirler

≤50 Maden havasıyla

kirletilmiş metan

Yatay delikler Hazırlık galerilerinden damar içerisine doğru delinirler ≤20 Saf metan

Çapraz delikler Maden açıklıklarından kömür damarını çevreleyen

tabakalara doğru delinen deliklerdir

≤20 Maden havasıyla

kirletilmiş metan

D.3. Metan Drenajının Maliyet-Ekonomik Değerlendirmesi

ABD Ulusal İş Sağlığı ve Güvenliği Enstitüsü(NIOSH) tarafından yapılan araştırmada;

Oda-topuk sisteminde gerçekleştirilen metan drenajı, 19m3/ton metan geliri sağlanabildiği

zaman ekonomik olarak değerlendirilmektedir. Uzun ayak yönteminde kömür üretilen

17

yeraltı kömür madenlerinde ise metan drenajının ekonomikliği 12 m3/ton metan geliri

olduğu zaman oluşmaktadır.7

Metan drenajı ile ilgili maliyetler her ülkeye göre farklılık gösterebilmektedir. Bununla

beraber Amerikada 3 sahada (San Juan Basin, Black Warrior Basin, Central Appalachian

Basin) uygulanılan metan drenaj uygulamaları bize bu konu hakkında fikir verebilir.

Çizelge 1 ve 2’de yer alan bilgiler metan drenajı için yapılan 6000’den fazla sondaj

uygulamalarından elde edilmektedir.

Tablo 12:ABD’de metan drenajı ile ilgili maliyetler8

Yaklaşık 14 m3/ton metan geliri olan kömür madeninde (20 yıl süreyle) yeryüzünden

dikey sondaj delikleri oluşturularak yapılan metan drenajı yöntemi ile $11.000.000

tasarruf sağlandığı araştırmalar sonucu ortaya çıkmıştır. Buna ek olarak yatay sondaj

18

delikleriyle metan drenajı uygunırsa ek olarak $3.000.000 daha tasarruf

sağlanabilmektedir.9

Tablo 13:Göçükten metan drenajı için yer üstünden açılan sondaj deliklerinin maliyeti8

D.4.Metan drenajının avantajları

• Metan miktarı ile üretim arasında ters bir orantı mevcuttur.Ortamda yüksek metan oranı

tespit edilirse üretime zorunlu olarak ara verilmek zorundadır ve üretimin sekteye

uğraması sonucu ekonomik olarak kayıplar söz konusu olabilir.

• Üretim öncesi açığa çıkabilecek metanın yaklaşık %50 ila %90’ı emilerek uzaklaştırıldığı

için yeraltı çalışmasısırasında tehlike yaratacak boyutta metan gelirinin olmas

ıönlenecektir.

• Metan geliri azaldığı için havalandırma maliyetleri azalacak ve metan nedeniyle

çalışılamayan süre önemli ölçüde kısalacağı için işverimi artacak ve maliyetler düşecektir.

Ayrıca toz oluşumu azalacak ve daha rahat bir çalışma ortamı oluşacaktır.

• Üretilen metandan ekonomik bir gelir sağlanacaktır. Drenaj ile elde edilen metan; elektrik

enerjisi üretiminde, kömür kurutmada, araçlarda yakıt olarak, ısınma ve soğutmada,

19

endüstriyel tesislerde ve termik santrallerde yakma havasına katılarak kullanılmakta, doğal

gaz boru hatlarına dahi verilmektedir.

• Metan drenajının uygulandığı ocaklarda havalandırma maliyetinin büyük ölçüde

azaltılması sağlanmaktadır.Bu aşağıdaki şekilde açık bir şekilde görülmektedir.

Şekil 7: Metan Drenajının havalandırma maliyetine etkisi

E.Sonuç

Sonuç olarak yeraltı çalışma ortamında çalışmalar sırasında veya acil durumlar sonrası

ortaya çıkan bu gazlar çalışanlar ve işletmeler için riskler doğurabilmekte, kalıcı

rahatsızlıklar oluşturabilmekte ce en kötüsü de çalışanların hayatını kaybetmesine neden

olabilmektedir. Bu yüzden maden proje ve uygulamalarının madencilik bilim ve

teknoljisine uygun olarak yapılmasının sağlanması hem güvenlik hem de işletme

ekonomisinin sağlanması açısından nihai çözüm olacaktır.

Maden işletmelerinde uygulanan işlemler sürecine bir bütün olarak bakılmalıdır. İşçi

sağlığı ve iş güvenliği tedbirlerine uygun olarak yapılmayan bir çalışmanın verimli bir

şekilde yürütülebilmesi mümkün değildir. Yeraltı madenlerinin iş sağlığı ve güvenliğini

ilgilendiren konularda en yüksek risklerden birini taşıdığı unutulmamalıdır. Bu yüzden

yapılacak eğitimlerde işverenlerin ve çalışanların yeraltındaki gazları tanıması, riskleri

öğrenmesi ve oluşabilecek tehlikeleri bilmesi yeraltı madenlerinde kalıcı iş sağlığı ve

güvenliği kültürünün oluşmasını sağlayacaktır.

20

Kaynaklar

1. Güyagüler, P. D. T.,Karakaş A.,Güngör A., (2005).Occupational health and safety in

mining industry. Ankara

2. http://cat.cu.edu.tr/Egitim/KARBON%20MONOKS%C4%B0T%20ZEH%C4%B0RLE

NMES%C4%B0_k%C4%B0TAP_Levent.pdf

3. http://orhankural.net/wp-content/uploads/2012/04/Madencilikte-%C3%B6zel-konular-

2-SON.pdf

4. S.Durucan,J.S.Edwards, Department of Mining Engineering, University of Nottingham,

University Park, Nottingham NG7 2RD (United Kingdom),

http://dx.doi.org/10.1016/S0167-9031(86)90357-9

5. http://www.maden.org.tr/resimler/ekler/7ea3cfb64eeaa1e_ek.pdf?tipi=23&turu=X&sube

=0

6. http://orhankural.net/wp-content/uploads/2012/04/Madencilikte-%C3%B6zel-konular-

2-SON.pdf

7. Goodman G.V.R., Karacan C.Ö., Schatzel S.J., Krog R.B., Taylor C.D. and Thimons

E.D., 2002, NIOSH Research for Monitoring and Controlling Methane at U.S.

Underground Coal

8. http://www.maden.org.tr/resimler/ekler/7ea3cfb64eeaa1e_ek.pdf?tipi=23&turu=X&sube=0 9. Kim, J., and Mutmansky, J. M., 1990, Cooperative Analysis of Ventilation Systems for a

LargeScale Longwall Mining Operation in Coal Seams with High Methane Content,

Mineral Resource

10. Engineering, Vol. 3, No. 2, pp. 99-117.

11. Baker, E. C., Garcia, F., and Cervik, J., 1988, Cost Comparison of Gob Hole and

CrossMeasure Borehole Systems to Control Methane in Gobs,” Report of Investigations

9151, Bureau of Mines, U.S. Department of Interior, 23 pp.

12. Zuber, M. D., Kuuskraa, V. A., and Sawyer, W. K., 1990, Optimizing Well Spacing and

Hydraulic- Fracture Design for Economic Recovery of Coalbed Methane,” SPE Reprint

No. 35, Society of Petroleum Engineers, Richardson, TX, pp. 223-227.

13. Mining Operations, Pittsburgh Research Laboratory, Pittsburgh

14. Ünver, B. (2010). Kömür madenlerinde metan yönetimi. doi: Teknik Rapor

15. http://tr.scribd.com/doc/8449352/Metan-Gaz-Patlamalar-2

16. Noack K., 1997, Control of gas emissions in underground coal mines, International

Journal of Coal Geology 35_1998.57–82

17. . Hartman, H., Mutmansky, J.M., Ramanı, R.V., Wang, Y.J. 1997. “Mine ventilation and

air conditioning”.